Учёные разработали биосенсор для обнаружения токсинов плесени в продуктах

Учёные лаборатории радиохимии окружающей среды Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН совместно с лабораторией биофотоники Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН при участии коллеги из Институт физики твёрдого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН разработали новое покрытие для стеклянных интерферометрических сенсорных чипов, позволяющее прочно закреплять биомолекулы на их поверхности для определения содержания токсинов плесени — микотоксинов — в продуктах питания с высокой чувствительностью и специфичностью. Об этом сообщили в Минобрнауки России. Результаты исследования опубликованы в журнале Biosensors.

Афлатоксин B1 — особо опасный микотоксин, являющийся продуктом жизнедеятельности патогенных плесневых грибов Aspergillus flavus, вызывает онкологические заболевания, нарушения репродуктивной системы и подавляет общий иммунитет человека при употреблении заражённой продукции. Его воздействие начинает проявляться уже при очень малых концентрациях — порядка нескольких микрограммов на килограмм продукта, поэтому важно развивать высокочувствительные методы его определения.

Для определения содержания микотоксинов в продуктах питания и сельскохозяйственных культурах, а также маркеров широкого ряда заболеваний в крови и прочих биологических жидкостях применяются спектрально-корреляционные интерферометрические методы исследования. В них используются стеклянные сенсорные чипы, представляющие собой стеклянные подложки, модифицированные биомолекулами.

Само по себе стекло не способно прочно связываться с антителами, поэтому его поверхность необходимо специальным образом модифицировать. Давно известно высокое сродство соединений олова к стеклу, а также способность олова образовывать прочные связи с серой, которая содержится в аминокислоте цистеине, присутствующей в белках. Сотрудники лаборатории радиохимии окружающей среды ГЕОХИ РАН модифицировали поверхность стекла оловосодержащими функциональными группами (рис. 1) посредством контролируемого гидролиза хлорида олова.

Рисунок 1. Предлагаемый механизм модификации стекла хлоридом олова

Модифицированные таким образом стеклянные подложки способны прочно связывать конъюгаты афлатоксин B1-овальбумин. Иммобилизованные на поверхности сенсорного чипа конъюгаты способны связываться по принципу антиген-антитело с антителами к афлатоксину B1. Связывание антител с поверхностью приводит к изменению оптических свойств тонкого приповерхностного слоя сенсорного чипа; регистрируя данные изменения с помощью спектрально-корреляционной интерферометрии, можно определять содержание антител. Присутствующий в анализируемом растворе афлатоксин B1 связывается с антителами, тем самым уменьшая их связывание с конъюгатами афлатоксин B1-овальбумин на поверхности стеклянного сенсорного чипа (рис. 2).

Рисунок 2. Принципиальная схема механизма связывания биомолекул со стеклянным сенсорным чипом

«Предложенный учёными ГЕОХИ РАН метод модификации стекла отличается быстротой, простотой, доступностью используемых реагентов и дешевизной», — прокомментировал научный сотрудник лаборатории радиохимии окружающей среды ГЕОХИ РАН кандидат химических наук Артем Вадимович Синолиц.

Разработанная совместно с сотрудниками ИОФ РАН аналитическая методика на основе модифицированных соединениями олова стеклянных сенсорных чипов позволяет с высокой производительностью и чувствительностью определять афлатоксин B1 в кукурузной муке в концентрациях от 26 пг/мл.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Источник: Минобрнауки России.